米林

髓鞘是一种独特的结构，其组织方式使得电脉冲能够以最小的能量消耗沿着神经纤维传导。髓鞘是一个高度有序的多层结构，由施万细胞（位于周围神经系统）和少突胶质细胞（位于中枢神经系统）的高度伸展和修饰的质膜构成。

髓鞘的含水量约为40%。髓鞘与其他细胞相比的一个显著特征是，它平均含有70%的脂质和30%的蛋白质（以干重计）。大多数生物膜的蛋白质与脂质的比例较高。

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中枢神经系统髓鞘脂质

大鼠脑中发现的所有脂质也存在于髓鞘中，也就是说，没有一种脂质仅存在于无髓鞘结构中（线粒体特有的二磷脂酰甘油脂质除外）。反之亦然——髓鞘脂质中也存在存在于脑其他亚细胞组分中。

脑苷脂是髓鞘最常见的成分。除发育初期外，脑组织中脑苷脂的浓度与髓鞘的含量成正比。髓鞘中总半乳糖脂含量中，只有五分之一以硫酸盐形式存在。脑苷脂和硫苷脂在维持髓鞘稳定性方面发挥着重要作用。

髓鞘的另一个特点是其主要脂质含量高——胆固醇、总半乳糖脂和含乙醇胺的缩醛磷脂。已证实，高达70%的脑胆固醇存在于髓鞘中。由于几乎一半的脑白质可能由髓鞘构成，因此与其他器官相比，脑部胆固醇含量最高。脑部，尤其是髓鞘中胆固醇的高浓度是由神经组织的主要功能——产生和传导神经冲动——决定的。髓鞘中胆固醇含量高及其独特的结构，使其通过神经元膜的离子泄漏减少（由于其高电阻）。

磷脂酰胆碱也是髓鞘的重要组成部分，尽管鞘磷脂的含量相对较少。

脑内灰质和白质的脂质组成与髓鞘的脂质组成明显不同。所有研究的哺乳动物脑髓鞘的组成几乎相同，仅有微小差异（例如，大鼠髓鞘的鞘磷脂含量低于牛或人类髓鞘）。髓鞘的部位不同，也存在一些差异；例如，从脊髓分离的髓鞘的脂质与蛋白质的比率高于脑髓鞘。

髓鞘还含有多磷脂酰肌醇，其中三磷酸肌醇占髓鞘总磷的4%至6%，二磷酸肌醇占1%至1.5%。髓鞘的次要成分包括至少三种脑苷脂和两种甘油基脂质；此外还存在一些长链烷烃。哺乳动物髓鞘含有0.1%至0.3%的神经节苷脂。髓鞘中单唾液酸神经节苷脂BM1的含量高于脑膜中的含量。包括人类在内的许多生物体的髓鞘都含有一种独特的神经节苷脂——唾液酸半乳糖神经酰胺OM4。

周围神经系统的髓鞘脂质

周围神经系统和中枢神经系统髓鞘的脂质在性质上相似，但在数量上存在差异。周围神经系统髓鞘的脑苷脂和硫苷脂含量低于中枢神经系统髓鞘，而鞘磷脂含量显著高于中枢神经系统髓鞘。值得注意的是，神经节苷脂OMR的存在是某些生物体周围神经系统髓鞘的特征。中枢神经系统和周围神经系统髓鞘的脂质组成差异不如蛋白质组成差异显著。

中枢神经系统髓鞘蛋白

中枢神经系统髓鞘的蛋白质组成比其他脑膜的蛋白质组成更简单，主要由蛋白脂质和碱性蛋白质组成，占总量的60-80%。糖蛋白的含量要少得多。中枢神经系统髓鞘含有独特的蛋白质。

人类中枢神经系统髓鞘的特征在于其主要含有两种蛋白质：带正电荷的阳离子髓鞘蛋白（髓鞘碱性蛋白，MBP）和髓鞘蛋白脂质蛋白（髓鞘蛋白脂质蛋白，PLP）。这两种蛋白质是所有哺乳动物中枢神经系统髓鞘的主要成分。

髓鞘蛋白脂质PLP（蛋白脂质蛋白），又称Folch蛋白，具有溶于有机溶剂的能力。PLP的分子量约为30 kDa（Da - 道尔顿）。其氨基酸序列极其保守，分子结构由多个结构域组成。PLP分子包含三种脂肪酸，通常是棕榈酸、油酸和硬脂酸，它们通过酯键与氨基酸残基连接。

中枢神经系统髓鞘含有另一种含量略少的蛋白脂质DM-20，因其分子量（20 kDa）而得名。DNA分析和一级结构解析均表明，DM-20是由PLP蛋白的35个氨基酸残基裂解而形成的。DM-20在发育过程中出现的时间早于PLP（在某些情况下甚至早于髓鞘出现）；除了在髓鞘形成中发挥结构性作用外，DM-20还被认为参与少突胶质细胞的分化。

与PLP是形成致密多层髓鞘的必要条件这一观点相反，PLP/DM-20基因敲除小鼠的髓鞘形成仅存在轻微偏差。然而，这些小鼠的寿命缩短，且整体活动能力受损。相比之下，PLP的自然突变，包括其表达增加（正常的PLP过表达），会造成严重的功能性后果。值得注意的是，大量的PLP和DM-20蛋白存在于中枢神经系统（CNS），PLP的信使RNA也存在于周围神经系统（PNS），少量的PLP蛋白在那里合成，但不会被整合到髓鞘中。

髓鞘阳离子蛋白（MCP）由于其抗原性而引起了研究人员的关注——当施用于动物时，它会引起自身免疫反应，即所谓的实验性过敏性脑脊髓炎，这是一种严重的神经退行性疾病——多发性硬化症的模型。

MBP的氨基酸序列在许多生物体中高度保守。MBP位于髓鞘膜的胞质侧。其分子量为18.5 kDa，缺乏任何三级结构。这种主要蛋白质在碱性条件下的电泳过程中表现出微异质性。所研究的大多数哺乳动物含有不同数量的MBP异构体，这些异构体具有明显的氨基酸序列共同部分。小鼠和大鼠的MBP分子量为14 kDa。低分子量MBP在分子的N末端和C末端部分的氨基酸序列与MBP的其余部分相同，但在约40个氨基酸残基的减少方面有所不同。这些主要蛋白质的比例在发育过程中会发生变化：成熟大鼠和小鼠中分子量为14 kDa的MBP比分子量为18 kDa的MBP更多。 MBP的另外两种亚型也存在于许多生物体中，分子量分别为21.5 kDa和17 kDa。它们是由在主结构上添加约3 kDa的多肽序列形成的。

髓鞘蛋白的电泳分离可以揭示出分子量更大的蛋白质。这些蛋白质的数量取决于生物体的类型。例如，小鼠和大鼠的髓鞘蛋白含量最高可达总量的30%。这些蛋白质的含量也会随着动物的年龄而变化：动物年龄越小，其脑中的髓鞘越少，但其含有的分子量更大的蛋白质越多。

2' 3'-环核苷酸3'-磷酸二酯酶（CNP）占中枢神经系统细胞髓鞘蛋白总量的几个百分点，远高于其他类型的细胞。CNP蛋白并非致密髓鞘的主要成分，它仅集中在髓鞘中与少突胶质细胞胞质相关的特定区域。该蛋白位于胞质中，但部分与膜细胞骨架——F-肌动蛋白和微管蛋白相关。CNP的生物学功能可能是调节细胞骨架结构，从而加速少突胶质细胞的生长和分化过程。

髓鞘相关糖蛋白 (MAG) 是纯化髓鞘中的一种次要成分，分子量为 100 kDa，在中枢神经系统中含量较少（不到总蛋白的 1%）。MAG 具有一个跨膜结构域，该结构域将高度糖基化的胞外部分（由五个免疫球蛋白样结构域组成）与胞内结构域分隔开来。其整体结构类似于神经元细胞粘附蛋白 (NCAM)。

MAG 并不存在于致密的多层髓鞘中，而是位于构成髓鞘层的少突胶质细胞的轴突周围膜中。回想一下，少突胶质细胞的轴突周围膜最靠近轴突的质膜，但尽管如此，这两层膜并未融合，而是被细胞外间隙隔开。MAG 的这一定位特征，以及该蛋白质属于免疫球蛋白超家族的事实，证实了它参与了髓鞘形成过程中轴突与髓鞘形成少突胶质细胞之间的粘附和信息传递（信号传导）过程。此外，MAG 是中枢神经系统白质的组成部分之一，在组织培养中可抑制神经突的生长。

在白质和髓鞘的其他糖蛋白中，应注意次要髓鞘-少突胶质细胞糖蛋白 (MOG)。MOG 是一种跨膜蛋白，含有单个免疫球蛋白样结构域。与位于髓鞘内层的 MAG 不同，MOG 位于髓鞘表层，因此它可以参与将细胞外信息传递到少突胶质细胞。

聚丙烯酰胺凝胶电泳可以鉴定少量特征性膜蛋白（例如微管蛋白）。高分辨率电泳可以发现其他少量蛋白条带，这可能是由于多种髓鞘酶的存在。

周围神经系统髓鞘蛋白

周围神经系统髓鞘含有一些独特的蛋白质以及一些与中枢神经系统髓鞘蛋白质共同的蛋白质。

P0是PNS髓鞘的主要蛋白，分子量为30 kDa，占PNS髓鞘蛋白的一半以上。值得注意的是，虽然P0与PLP在氨基酸序列、翻译后修饰途径和结构上有所不同，但两种蛋白对于CNS和PNS髓鞘结构的形成都同等重要。

周围神经系统（PNS）髓鞘中MBP的含量占总蛋白的5-18%，而中枢神经系统（CNS）中MBP的含量则高达总蛋白的三分之一。在中枢神经系统（CNS）髓鞘中发现的四种MBP蛋白（分子量分别为21、18.5、17和14 kDa）也存在于周围神经系统（PNS）中。在成年啮齿动物中，分子量为14 kDa的MBP（根据外周髓鞘蛋白的分类，它被称为“Pr”）是所有阳离子蛋白中最重要的成分。在周围神经系统（PNS）髓鞘中，也存在分子量为18 kDa的MBP（在这种情况下，它被称为“P1蛋白”）。需要注意的是，MBP蛋白家族对周围神经系统（PNS）髓鞘结构的重要性不如对中枢神经系统（CNS）髓鞘结构的重要性。

PNS髓鞘糖蛋白

周围神经系统（PNS）的致密髓鞘含有一种22 kDa的糖蛋白，称为外周髓鞘蛋白22（PMP-22），其占总蛋白含量不到5%。PMP-22具有四个跨膜结构域和一个糖基化结构域。该蛋白不发挥重要的结构作用。然而，pmp-22基因异常是导致某些遗传性人类神经病变的原因。

几十年前，人们认为髓鞘是一种惰性鞘，不具备任何生化功能。然而，后来人们在髓鞘中发现了大量参与髓鞘成分合成和代谢的酶。髓鞘中存在的许多酶参与磷酸肌醇的代谢：磷脂酰肌醇激酶、二磷脂酰肌醇激酶、相应的磷酸酶和甘油二酯激酶。由于髓鞘中多磷酸肌醇的浓度高且代谢迅速，这些酶备受关注。有证据表明髓鞘中存在毒蕈碱胆碱能受体、G蛋白、磷脂酶C和E以及蛋白激酶C。

在周围神经系统（PNS）的髓鞘中发现了转运单价阳离子的Na/K-ATP酶和6'-核苷酸酶。这些酶的存在表明髓鞘可能积极参与轴突运输。